5. 考虑质量偶然偏心的依据和方法
国外多数抗震设计规范认为,需要考虑由于施工、使用等因素所引起的质量偶然偏心或地震地面运动的扭转分量的不利影响。现行国家标准《抗震规范》中,对平面规则的结构,采用增大边榀结构地震作用效应的简化方法考虑偶然偏心的影响。
对于高层建筑而言,规定直接取垂直于地震作用方向的建筑物每层投影长度的5%作为该层质量偶然偏心来计算单向水平地震作用,是和国外有关标准的规定一致的。
实际计算时,可将每层质心沿参考坐标系的同一方向(正向或负向)偏移,分别计算地震作用和作用效应;也可近似按照原始质量分别情况计算地震作用,再按规定的质量偶然偏心位置分别施加计算的地震作用,分别计算结构的地震作用效应。
对于连体结构、多塔楼结构,相对分离的塔块可按自身的边长确定相应楼层的质量偶然偏心值。
6. 何时需要考虑计算双向地震作用
强震观测表明,几乎所有地震作用都是多向性的,尤其时沿水平方向和竖向的振动作用。《混凝土高规》第3.3.2条规定了考虑计算双向地震作用的情况,即质量与刚度分布明显不均匀、不对称的结构。“质量与刚度分布明显不均匀不对称”,主要看结构刚度和质量的分布情况以及结构扭转效应的大小,总体上是一种宏观判断,不同设计者的认识有一些差异是正常的,但不应该产生质的差别。一般而言,可根据楼层最大位移与平均位移之比值判断,若该值超过扭转位移比下限1.2较多(比如A级高度高层建筑大于1.4、B级高度或复杂高层建筑等大于1.3),则可认为扭转明显,需考虑双向地震作用下的扭转效应计算,此时,判断楼层内扭转位移比值时,可不考虑质量偶然偏心的影响。
7. 如何计算双向地震作用
《混凝土高规》第3.3.11条规定了双向地震作用效应的计算方法。计算分析表明,双向地震作用对结构竖向构件(如框架柱)设计影响较大,对水平构件(如框架梁)设计影响不明显。
假定结构整体坐标系为OXYZ,框架柱局部坐标系为oxyz,在X、Y单向地震作用下框架柱的地震内力标准值如表1,则考虑双向地震作用下的框架柱地震内力标准值可表示为:
安装规定,位移指标的核算也应该考虑双向地震作用,例如对楼层内最大弹性水平位移(层间位移)平均水平位移(层间位移)的比值要求。
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